ОКЕАНОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 3, с. 318-327
= ФИЗИКА МОРЯ
УДК 551.46(267)+551.461.2+551.465.5
ВНУТРИГОДОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛЯ АНОМАЛИЙ УРОВНЯ И ЦИРКУЛЯЦИИ ВОД АРАВИЙСКОГО МОРЯ
© 2014 г. В. Н. Еремеев1, А. Н. Жуков2, А. С. Запевалов2, Н. Е. Лебедев2, А. А. Сизов2
Океанологический центр НАН Украины, Севастополь 2Морской гидрофизический институт НАН Украины, Севастополь e-mail: director@ibss.iuf.net Поступила в редакцию 01.08.2012 г., после доработки 28.03.2013 г.
На основе данных спутниковых альтиметрических измерений 1993—2008 гг. проекта AVISO, анализируются изменения поля аномалий уровня и геострофических течений Аравийского моря. На внутригодовых масштабах поле течений в основных чертах согласуется с полученными в ряде предшествующих работ общими схемами циркуляции. Имеющиеся между ними различия связаны с существованием выявленной группы ранее не описанных мезомасштабных вихрей и струйных течений.
Б01: 10.7868/80030157414020075
ВВЕДЕНИЕ
Северная часть Индийского океана привлекает к себе внимание исследователей прежде всего необычным, мало где еще встречающимся реверсивным характером поверхностной циркуляции. Наблюдающиеся здесь циклические внутригодо-вые изменения ветрового режима приводят к значительной перестройке динамики поверхностных течений и соответствующей релаксации уровен-ной поверхности Аравийского моря [1]. Основная структура муссонного типа поля ветра над Индийским океаном к северу от 10° ю.ш. меняется дважды в год. В период летнего муссона (май—сентябрь) здесь господствуют юго-западные ветры, в период зимнего муссона (ноябрь—март) — северовосточные. В период летнего муссона скорость ветра значительно выше, чем в зимний сезон. Апрель и октябрь являются переходными месяцами, когда скорость ветра обычно мала, а его направление неустойчиво [7, 18].
До недавнего времени основные представления о поле течений Аравийского моря формировались на основе данных контактных измерений и численного моделирования [3, 7, 20]. За последние 50 лет было осуществлено несколько крупных проектов по изучению течений в Индийском океане, в рамках которых проводились как эпизодические, так и более длительные серии инструментальных наблюдений. Начало крупномасштабным систематическим исследованиям Индийского океана было положено в 1961—1965 гг. во время проведения Международной Индоокеанской экспедиции.
К периоду 1960-1980-х гг. относятся пионерские исследования экваториальных течений Ин-
дийского океана, выполненные на исследовательских судах СССР — "Витязь", "Академик Курчатов", "Дмитрий Менделеев", "Академик Вернадский" и др. [7]. Так, в 1960 г. в 31-м рейсе "Витязя" было открыто подповерхностное экваториальное противотечение Индийского океана, названное впоследствии именем Тареева. В 1990-е гг. исследования были продолжены в рамках крупных международных проектов Indian Ocean Experiment (INDEX), World Ocean Circulation Experiment (WOCE) [25] и др. Большое внимание в этих программах было уделено уникальному знакопеременному Сомалийскому течению, являющемуся самым интенсивным струйным течением Мирового океана с мгновенными скоростями до 3 м/с [1].
Весьма значительная сезонная изменчивость циркуляции верхнего слоя северной части Индийского океана и ограниченное количество данных измерений в масштабе десятилетий приводят к тому, что даже в построенных различными авторами климатических схемах течений этого региона можно обнаружить заметные различия [7, 25, 27]. Существенное влияние на появление части таких различий может оказывать недостаточный или вообще отсутствующий в таких работах учет динамики мезомасштабных вихрей [14, 25]. Как правило, практически все исследования вихревой структуры поверхностной циркуляции в Индийском океане до сих пор ограничивались изучением лишь отдельных наиболее крупных вихрей. При этом длина временных рядов, использованных для анализа их динамики, обычно не превышала нескольких сезонов [13, 23].
С развитием спутниковых методов и средств измерений появилась возможность с высоким
Названия и акронимы течений и вихрей Аравийского моря
Акронимы Англоязычное название Русскоязычное название
SC Somali Current Сомалийское течение
WMC Winter Monsoon Current Зимнее муссонное течение
SMC Summer Monsoon Current Летнее муссонное течение
WICC West India Coastal Current Западно-Индийское прибрежное (Восточно-Аравийское) течение
GW Great Whirl Большой Сомалийский вихрь
LH Lakshadweep (Laccadiv) High -
LL Lakshadweep (Laccadiv) Low -
пространственно-временным разрешением получать данные об уровне морской поверхности, который является одним из основных индикаторов термодинамических процессов, протекающих в толще океана [4, 9, 24]. К настоящему времени накоплен достаточно большой объем данных аль-тиметрических измерений, позволяющий уточнить общие схемы циркуляции вод в верхнем слое различных регионов Мирового океана и проанализировать ее изменчивость на доступных временных масштабах.
Целью настоящей работы является анализ внутригодовой изменчивости аномалий уровня и особенностей циркуляции вод Аравийского моря на основе 16-летнего ряда данных спутниковой альтиметрии (1993—2008 гг.).
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И МЕТОДЫ
В качестве исходной информации были использованы аномалии уровня моря и поля геострофических течений, представленные в виде готового продукта на сайте проекта AVISO (http:// www.aviso.oceanobs.com). Для изучения изменчивости аномалий уровня Аравийского моря за период с января 1993 по декабрь 2008 гг. использовались комбинированные средненедельные альтиметр ические данные спутников Jason-1, 2, TOPEX/Poseidon (T/P), ENVISAT GEOSAT Follow-On (GFO), ERS-l/2 и Geosat (http://www.avi-so.oceanobs.com/en/data/index.html). Эти данные были осреднены помесячно в узлы неравномерной сетки с шагом по долготе 1/3° и с переменным шагом по широте от 1/3° на экваторе до 0.05° — на широте 82°. Использованный в работе способ гриди-рования данных описан в [16]. При создании рабочих массивов в исходные альтиметрические данные были введены необходимые для таких измерений поправки [5, 15, 20]. Описание и оценки погрешностей, возникающих при расчете аномалий уровня морской поверхности и поля течений, представлены в [28, 25]. Вектор скорости течений в анализе представлен в виде его зональной (U), меридиональной (V) компонент и модуля (M).
Для анализа была выбрана часть акватории Индийского океана в пределах, близких к использованным в [27]: 5.0°—30.5° с.ш., 43.0°-77.0° в.д. При этом приняты во внимание результаты анализа внутригодовой и межгодовой изменчивости атмосферного давления и температуры воды, полученные в [17]. Значения годового хода, летних, зимних и среднегодовых величин исследуемых параметров рассчитывались по стандартным процедурам [8].
Для более подробного анализа исследуемая акватория была разбита на четыре части, для каждой из которых, как и для всей акватории в целом, рассчитывались указанные выше средние по пространству характеристики. Разбиение на четыре квадранта: северо-запад (СЗ), северо-восток (СВ), юго-запад (ЮЗ) и юго-восток (ЮВ) было выполнено с границами между севером и югом по 15° с.ш., между западом и востоком — по 63° в.д.
АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Изучению динамики Индийского океана посвящено большое количество исследований, проведенных на основе натурных наблюдений и численного моделирования. Результаты этих исследований обобщены в работах [7, 14, 27], в которых предложены схемы течений в северной части Индийского океана. Комбинированные схемы течений в зимний и летний сезоны, построенные на основе указанных работ для исследуемого в настоящей работе региона, представлены на рис. 1. Границы региона обозначены штриховой линией. Расшифровка приведенных на рис. 1 и встречающихся далее в тексте акронимов дана в таблице.
Следует отметить, что в некоторых англоязычных работах используются другие названия и соответственно иные акронимы указанных на схеме течений [27]. В русскоязычных работах также отсутствует единообразие, и ряд течений у разных авторов имеют разные названия [7]. Для вихрей LH и LL русскоязычные названия найдены не были.
Район исследований характеризуется сложной системой течений, которая существенно меняется в зависимости от сезона. Сложная динамика
(а)
(б)
30
°с.ш.
20
10
30
°с.ш.
20
10
40
50
60
70 °в.д. 80
40
50
60
70 °в.д. 80
Рис. 1. Климатическая схема течений Аравийского моря в январе (а) и июле (б). Цифрами обозначены: 1 — мыс Рас-Аль-Хадд, 2 — Аденский залив, 3 — остров Сокотра, 4 — мыс Рас-Асир, 5 — Качский залив, 6 — полуостров Катхиявар, 7 — Камбейский залив, 8 — Лаккадивские острова.
(а)
30 Н ' ^—'-'-
°с.ш.
20
10 -I —
I
1
45
1
55
1-г
65 °в.д. 75
(в)
30 Ч 1 г^—1-1-
°с.ш.
20
10 Н
1
45
1
55
1-г
65 °в.д. 75
(б)
30 Н ' ™-'-'-
8 °с.ш. 1 20 Н
У
13
10 - —
45
см 11
5
55 65 °в.д. 75
(г)
°с.ш.
20
10
45
см 10
см 16
55
65 °в.д. 75
0
0
см
Рис. 2. Средние за 1993—2008 гг. поля аномалий уровня Аравийского моря (см) в периоды зимнего (а) и летнего (б) муссонов, а также аналогичные поля для марта (в) и сентября (г). На двух последних полях пунктиром показаны квадранты акватории моря.
верхнего слоя Аравийского моря отражается в вариациях его уровня. На рис. 2 представлены средние за период 1993—2008 гг. распределения анома-
лий уровня, построенные для зимнего и летнего сезонов. Характерной особенностью представленных распределений является то, что там, где в летний
сезон имеют место положительные аномалии уровня, в зимний сезон они имеют отрицательные значения, и наоборот.
Вдоль всей сухопутной границы Аравийского моря в летний период наблюдается полоса отрицательных аномалий уровня морской поверхности, сменяющихся в зимний период положительными аномалиями. Сравнение аномалий уровня у западного и восточного побережий показывает, что у восточного побережья они меняются в более широких пределах и охватывают значительно более широкую полосу, чем у западного.
По данным альтиметрических измерений, в зимний период наибольшие значения аномалий уровня имеют место вблизи южной оконечности Индостанского пол
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.